운동 생리 및 실습 혈액 검사

목 차 1)혈액의 기본 개념 2)혈액분석의 목적과 실험 3)혈당 측정의 목적과 실험 4)젖산 측정의 목적과 실험

혈액의 성분 혈액은 크게 액체성분 (혈장, plasma)과 세포성분 (RBC, WBC, platelet)으로 나눌 수 있는데, 혈액을 채취하여 원심분리기로 분리하면 무거운 세포성분은 아래로 가라앉고 , 가벼운 액체성분은 위로 뜨게 된다. 적혈구가 맨 아래(약 40~45%), 혈장은 맨 위에(50~55%) 위치하며 , 적혈구와 혈장 사이에 백혈구와 혈소판이 존재한다(buffy coat, 약 1%).

혈액의 구성

적혈구 적혈구는 인체를 이루는 단일 세포로서는 가장 많이 존재하고 있으며(약 25조), 특히 운동생리학에서 매우 중요하게 다루어진다. 적혈구가 하는 역할은 주로 호흡가스,즉 O2와 CO2를 운반하는 것으로 , 적혈구 안의 헤모글로빈이 그 역할을 수행한다. 즉, 적혈구가 많을수록, 헤모글로빈이 많을수록, 혈액량이 많을 수록 산소를 운반할 수 있는 능력이 좋다고 할 수 있는데, 이것은 운동수행능력과 매우 밀접한 관계를 갖고 있다.

적혈구 적혈구는 양쪽 면이 오목한 원판 모양(biconcave disc)을 하고 있으며, 그 안에 많은 헤모글로빈 분자를 갖고 있다. 적혈구는 성인의 경우 450-550만/mm3 를 갖고 있으며, 헤모글로빈은 혈액 100㎖에 15g 정도(15g%) 존재한다.

백혈구 백혈구는 보통 체세포와 같이 핵을 가지고 있으며, 그 크기는 적혈구보다 일반적으로 크다. 세포질 내에 과립을 갖고 있는 것을 과립백혈구(granulocyte), 과립을 갖고 있지 않은 것을 무과립 백혈구(agranulocyte)라고 부른다.

백혈구 과립백혈구에는 그 핵이 중성 색소에 염색되는 호중구(neutrophil), 염기성색소와 산성 색소에 각각 염색되는 호염기구(basophil)와 호산구(eosinophil) 등이 있으며, 무과립백혈구에는 림프구와 단핵구(monocyte)가 있다. 이들은 각각 그 기능이 다른데, 세균감염에는 호중구가, 기생충감염 및 알러지 반응에는 호산구가 주로 동원되며, 림프구는 면역기능에, 단핵구는 조직에서 대식세포(macrophage)로 변하여 세균이나 이물질에 대한 식작용(phagocytosis)을 담당한다. 한편 백혈구 수는 7,000~10,000/mm3이다.

혈소판 혈소판은 혈액의 세포성분 중 가장 작고 가벼워 백혈구와 함께 buffy coat를 형성하는데 비중이 혈장과 비슷하여 침전된 적혈구층 위에서 유동적으로 존재한다. 혈소판은 거핵세포(megakaryocyte)의 세포질이 나누어져 형성된 것이므로 적혈구와 같이 핵이 없다. 혈중 농도는 20~30만/mm3로, 주요 기능은 지혈(hemostasis)에 관여한다.

혈 장 혈액의 액체성분으로, 물(90% - 체온조절, water balance에 관여), 혈장단백질 8%, 전해질 1%,기타 1% 등으로 구성되어 있다. 혈장단백질의 60%는 알부민(albumin)으로 혈액의 삼투압 형성에 매우 중요한 역할을 하며, 36%는 글로불린(globulin)으로 운반단백질 (carrier protein; a-,b-globulins)의 작용과 면역작용(r-globulin)의 기능을 수행한다. 나머지(4%)는 혈액응고에 관여하는 단백질로서, 이들의 존재 유무로 혈장과 혈청(血淸)이 구분된다. 혈장의 성분

혈액의 기능 운반작용 (1) 영양소 운반 (Transportation of nutrient materials) : 소화기관으로부터 흡수된 영양분을 필요로 하는 각 조직으로 운반한다. (2) 가스운반 (Transportation of Gas) : 폐를 통해 들어온 O2 를 각 조직에 운반하고 세포의 에너지 대사과정에서 생긴 CO2 나 음식물의 산화로 발생한 CO2 를 모세혈관으로 이동. (3) 노폐물 운반 (Transportation of waste products) : 각 조직의 대사과정에서 생성된 요소, 크레아틴과 같은 노폐물을 배설기관 으로 운반한다. (4) 호르몬 운반 (Transportation of Hormone) : 각 각의 Gland 에서 생성된 호르몬을 각각의 기관(organ) 으로 운반한다.

혈액의 기능 조절작용 (1) 체액조절 (Maintenance of Body fluid) : 혈장은 간질액보다 단백질 농도가 높아 삼투압이 높기 때문에 혈액에서 간질액으로 체액을 보내려는 혈압과는 반대로 간질액에서 혈액으로 체액을 끌어당기는 혈장 삼투압으로 인해 일정한 간질액량의 균형을 유지한다. (2) 체온조절 ( Maintenance of Body Temperature) ; 혈액은 열이 발생하는 장기에서 발생한 열을 발산하며 전신에 균등하게 분배하여 조절한다. (3) 체액의 pH 조절 (pH maintenance of Body fluid) ; 대사과정에서 생성된 CO2, 탄산, 황산, 인산, 구연산, 중탄산나트륨, 염화 암모늄 등은 혈액이나 조직에서 pH 를 상승 혹은 하강시키는 물질이다. 그러나 혈액에는 pH를 일정하게 유지시키는 완충계(Buffer system) 가 있어 pH에 영향을 미치는 물질이 들어오더라도 비교적 적은 범위내에서 pH를 변화시킨다.    

혈액의 기능 보호작용 (1) 감염에 대한 방어 및 면역기능 이것은 주로 백혈구에 의해 이루어지는데, 세균이나 기생충 감염시 염증반응을 일으켜 식작용 (phagocytosis)을 하며, 알러지 반응에 관여한다. 한편 T-림프구는 세포성 면역(cellular immunity)에, B-림프구는 체액성 면역(humoral immunity) 에 관여한다. (2) 지혈 기능(hemostasis) 조직(혈관)이 손상되어 출혈이 되면, 혈액 자체 내에서 지혈반응이 일어나 더 많은 출혈이 발생 하지 않도록 해준다. 여기에는 혈소판과 혈장 내의 응고인자가 관여한다.

혈액 분석의 목적 1)인체의 질병을 검사하는 방법 중 혈액으로 검사하는 방법은 가장 많은 정보를 얻을 수 있어서 질환의 진단, 치료, 예후판정에 매우 중요함. 2)운동생리학의 많은 실험과 논문들을 보아도 많은 자료가 혈액에 의존하고 있으며, 운동처방의 효과를 알아보기 위해서도 우리는 혈액에서 콜레스테롤, 지질, 당 및 여러 호르몬 등의 양을 측정함.

혈액 측정 항목과 정상범위 종 류 검사 목적 정상 범위 WBC ①염증이나 감염 과정 의심 시 ②백혈병, 자가면역질환, 알러지 의심 시 ③골수 억제 의심 시 6200-17000/㎣ (4000~ 10000) RBC ①용혈성장애 ②급성이나 만성 혈액소실의 효과 300만~540만/㎣ (남: 430만~ 580만, 여: 390만~ 500만) Hgb 폐에서 조직으로의 산소운반과 조직에서 폐로의 탄산가스 운반기능 평가 위해. 빈혈의 지표로 측정 12~ 17g/dl (남:14~ 18 여:12~ 16)

혈액 측정 항목과 정상범위 Hct MCV MCH 종 류 검사 목적 정상 범위 100ml의 혈액 내에 포화된 RBC의 용적. 빈혈의 여부를 평가함과 빈혈치료 평가 임신동안의 조혈상태확인 30~50% (남:40~50 여:35~45) MCV mean corpuscular volume-평균적혈구 용적 적혈구 한 개양의 용적. MCV=(Hct×10)/RBC(100만 단위) 빈혈 확인을 위해 MCH, MCHC와 더불어 분류 80~ 102 μ3 MCH mean corpuscular hemoglobin -적혈구의 평균 혈색소량의 평균치 MCH=(hb×10)/RBC(100만 단위) 빈혈 확인을 위해 MCV, MCHC와 더불어 분류 27~ 32 pg

혈액 측정 항목과 정상범위 종 류 검사 목적 정상 범위 MCHC mean corpuscular hemoglobin concentration 적혈구의 혈색소 평균농도 30~ 35 g/dL RDW reticulocyte distribution width (적혈구입자분포폭)→ RBC size에 따른 분포 10.1~ 10.8 Neutro 생체방어 기능 45~ 75% (1.9~8×1000/ul) Lymph 면역기능 15~ 45% (0.9~5.2×1000/ul)

혈액 측정 항목과 정상범위 종 류 검사 목적 정상 범위 Baso 호염기구로 염증관련 물질을 생산 0.5~ 4% 호염기구로 염증관련 물질을 생산 0.5~ 4% (0~0.2×1000/ul) ESR 적혈구 침강 속도로서 각종 질환의 활동성과 치료 효과의 지표를 나타낸다. 0~10 mm/hr (0~20) BT 혈소판과 관련된 출혈경향을 알기 위해 1~ 3분 CT 내인계 응고기전과 관련하여 알기 위해 3~ 5분 PLT 혈액 1㎣안에 있는 혈소판의 수 15~40만/㎣ POLY 혈액질환을 진단 시 중요한 지표 1~5%

혈액 측정 항목과 정상범위 종 류 검사 목적 정상 범위 Glucose 당뇨병 진단을 위해 80~120 mg/dl Albumine 간 질환의 지표로서 3.0~ 4.5 g/dl Bilirubine 총 빌리루빈과 간접 빌리루빈 수치의 상승으로 나타나는 수혈반응을 포함한 용혈성 장애 의심시 간기능 장애 확인시 Total bili. :0.1~1.0mg/dl D.Bili :0.1~0.3 mg/dl L.D.H 심장질환, 간질환, 신장질환, 악성 종양 백혈병, 악성빈혈 등의 진단 및 경과관찰을 위해서 100~200lmU/ml Protein 총 단백량을 검사하여 알부민과 글로불린의 비율과 비교 6~8g/dl

혈액 측정 항목과 정상범위 종 류 검사 목적 정상 범위 Cholesterol 간 기능 검사 150~200mg/dl Na (Sodium) 식이 중의 나트륨 섭취와 신장배설의 균형과 관계 있는 전해질 135~145 mmol/L K (Potassium) 세포의 흥분성 신경조직의 막전압을 유지하는 전해질 3.5~5.0 mmol/L Cl (Chloride) 혈액의 삼투압을 유지하여 혈액량과 혈압을 조절하는 전해질 90~110 mmol/L Ca 수치의 증가 유무로 길항작용 하는 인이 신장 내에 배설되는 과정에서의 이상을 파악하기 위해 8~10 mg/dl P (Phosphorous) 세포의 구성성분 세포의 에너지 대사, 근수축, 조직으로의 산소공급에 관한 정도를 알기 위해 4~7 mg/d ( 2.5~ 4.5mg/dl)

채혈 실험장비

채혈

채혈된 혈액

원심 분리기

원심 분리기

혈액 분석 실험 장비

혈액분석 (Glucose, HDL Cholesterol, Lactate)

혈액분석 (Albumin, Creatinine, LDH, Calcium)

혈액 분석 (Potassium, Sodium, Chloride )

혈액 분석 결과

젖산 측정의 목적 젖산은 무산소성 해당작용의 최종 산물로 근피로의 원인이며 운동 중 주에너지 시스템을 나타내는 지표로서, 스포츠 현상에서 운동강도와 무산소성 운동능력의 판단지표로 이용. lactate analyzer 의 사용방법을 익히고 안정시와 운동 중, 그리고 운동 후 혈중 lactate acid 농도를 측정하여 유무산소성 운동능력과 인체에너지 시스템의 효욜을 알아보는데 목적이 있음.

운동시간에 따른 인체의 에너지 시스템

무산소성 해당작용 Willmore &Costil, 1994, p.109

코리 사이클(Cori Cycle) 근육에서 생성된 젖산은 알라닌이라는 호르몬과 결합하여 혈액으로 나와 간으로 운반되어 글루코스와 재합성 된 다음 글리코겐으로 저장됨.(McArdle, Katch & Katch, 2000, p.114)

젖산 역치 젖산의 만들어지는 양과 제거되는 양에 의해서 결정. (McArdle, Katch & Katch, 2000, p.157)

일반인과 운동선수의 젖산 역치 비교 일반인의 젖산 역치는 최대산소섭취량의 50%, 운동선수의 젖산 역치는 75%임- 이는 운동선수가 일반인에 비해 체력수준이 높고 에너지 효율성이 높기 때문이다(McArdle, Katch & Katch, 2000, p.159).

예) 1.비만인의 체지방 감량을 위한 운동강도 설정 젖산 역치의 활용 예) 1.비만인의 체지방 감량을 위한 운동강도 설정 2.운동선수들의 훈련 효과를 평가

운동강도와 근섬유 운동강도가 낮으면 ST섬유가 동원되며, 운동강도가 높으면 FT섬유가 동원됨. (Willmore &Costil, 1999, p.148)

식이요법, 글리코겐 수준, ALL-OUT시간 Willmore &Costill, 1999, p.454

탄수화물 섭취와 운동 수행력 Willmore &Costill, 1999, p.455

실험 장비 Lactate Analyzer (YSI 1500) Buffer Kit 30 mmol &5mmol Standard solution

Syringepet Heart rate monitor (A) Heparinized capillary   (B) Lancet   (C) Syringe Membrane

젖산 측정기

Calibration Probe5.0nA이하 확인 RUN버튼을 누른 후 CAL 선택 Standard 5mmol 용액 주입 검사결과 4.90~5.10mmol이 나오면 calibration완료

혈액채취 알코올 솜으로 바늘로 찍어야 할 부분을 소독 손가락 끝 4~5mm하단부를 바늘로 찍음 알코올 솜으로 바늘로 찍어야 할 부분을 소독 손가락 끝 4~5mm하단부를 바늘로 찍음 혈액을 튜브에 40~50%선까지 유입

젖산 분석 MENU INJECT SAMPLE SAMPLE-0 CAL-1 PRIME-2 RUNNING ENTER #XXX.XX mmol/L WASHING ENTER ID# XXX MM/DD/YY HH/MM #XXX.XX mmol/L ENTER

젖산 측정 동영상

젖산 측정 주의점 오랫동안 사용하지 않은 뒤라면 하루 정도 Warm-up 을 시켜야 함. Buffer 에는 유통기간이 있어 반드시 확인해야하며 Membrane 교체 후에 충분한 operation 기간이 필요함.

젖산 측정 주의점 Reference Solution 과 Buffer Solution 은 사용 전 충분히 만들어 놓도록 하며 농도가 짙다는 에러 메세지가 나오면 흔들어서 사용함.

젖산 측정 기록표

젖산 측정 기록표

젖산 측정 기록표